CN1930615A - 用于记录和再现的光学器件 - Google Patents

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P·朱特
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Abstract

本发明涉及一种用于扫描包括轨道的信息载体(12)的光学扫描器件。该光学扫描器件包括固定部分(10)和可移动部分(11)，固定部分(10)具有辐射源(101)和用于补偿球面象差的装置(104)，可移动部分(11)包括折叠镜(111)和物镜(112)。该光学扫描器件包括第一移动装置和第二移动装置，所述第一移动装置用于在轨道选择模式中在跨轨道方向上移动所述可移动部分(11)，所述第二移动装置用于在精细跟踪模式中在跨轨道方向上移动所述物镜(112)并在所述精细跟踪模式中移动所述折叠镜(111)，从而所述折叠镜(111)基本上跟随所述物镜(112)。

Description

用于记录和再现的光学器件
技术领域
本发明涉及一种用于扫描包含轨道的信息载体的光学扫描器件，所述光学扫描器件包含用于补偿球面象差的装置。
本发明尤其涉及一种用于记录到光盘和从光盘读取的光盘装置，例如CD、DVD和/蓝光光盘(BD)记录器和播放器。
背景技术
很多光学扫描器件需要用于补偿球面象差的装置。实际上，信息载体通常由光学扫描器件穿过保护信息层的透明层进行扫描。透明层厚度的很小变动会导致由穿过透明层的高数值孔径辐射束引起的球面象差的显著变化。对于扫描多层信息载体来说，也需要球面象差补偿，因为当从一个层跳到另一个层时，两层之间的间隔层产生球面象差。对于扫描具有不同覆盖层厚度的不同类型的信息载体来说，也需要球面象差补偿。
各种球面象差补偿装置是公知的。第一个例子是放置在光路中的液晶单元。在辐射束中引入球面象差是因为通过在液晶单元上施加的电压局部改变了液晶单元的折射率。第二个例子是位于两个透镜之间的补偿片。当需要在辐射束中引入球面象差时，补偿片就放置在光路中，而当不需要球面象差时其可以从光路中机械地移除。其他例子也是已知的，例如双折射复制(briefringent replicated)聚合物相位片。
此外，在一些光学扫描器件中通常需要使用分离的光学器件(splitoptics)。使用该分离的光学器件的光学扫描器件包括固定部分和可移动部分，其中固定部分包括辐射源，可移动部分包括折叠镜和物镜。使用分离的光学器件简化了光学扫描器件并延长了辐射源寿命，因为当辐射源固定时在辐射源附近中放置有吸热器。
用于实现分离的光学器件并包括补偿球面象差的装置的光学扫描器件包括固定部分和可移动部分，其中固定部分具有辐射源和用于补偿球面象差的装置，可移动部分包括折叠镜和物镜。光学扫描器件进一步包括用于在跨轨道方向上移动所述可移动部分的装置，从而实现轨道选择。其还包括用于在跨轨道方向上移动物镜的装置，以获得精细的跟踪，从而无论信息载体是不是偏心，都确保辐射束保持聚焦在轨道上。
然而，本申请人注意到在这种光学器件中，在跟踪过程中产生了大量的彗形象差。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光学扫描器件，其包括分离的光学器件和用于补偿球面象差的装置，在该光学扫描器件中减小了跟踪过程中产生的彗形象差的量。
为此，本发明提出了一种用于扫描包括轨道的信息载体的光学扫描器件，所述光学扫描器件包括固定部分和可移动部分，固定部分具有辐射源和用于补偿球面象差的装置，可移动部分包括折叠镜和物镜，该光学扫描器件包括第一移动装置和第二移动装置，所述第一移动装置用于在轨道选择模式中在跨轨道方向上移动所述可移动部分，所述第二移动装置用于在精细跟踪模式中在跨轨道方向上移动所述物镜并在所述精细跟踪模式中移动所述折叠镜，从而所述折叠镜基本上跟随所述物镜。
申请人已经注意到在跟踪过程中产生的慧形象差(coma)是由于下述事实造成的，即用于补偿球面象差的装置的中心在光路上不能保持与物镜的中心对准。依照本发明，折叠镜的径向位置相对于物镜的径向位置总是保持相同。径向位置是在跨轨道方向上的位置。因此球面象差补偿装置的中心保持与物镜的中心对准。因而在跟踪过程中消除了慧形象差。
在第一实施方案中，所述第二移动装置适于在所述精细跟踪模式中移动所述可移动部分。依照该实施方案，不需要使用径向致动器来移动折叠镜或物镜。在跟踪过程中移动所述可移动部分本身。因而光学扫描器件相对简单。
在第二实施方案中，所述第二移动装置包括用于移动所述物镜的第一致动器和用于移动所述折叠镜的第二致动器。当在跟踪过程中可移动部分不能移动时优选该实施方案，如果由所述可移动部分支撑的重量太大时就是这种情况。
有利地，光学扫描器件进一步包括用于探测物镜位置的装置和用于将表示所述位置的信号发送给所述第二致动器的装置。这允许以相对高的精确性相对于物镜的径向位置控制折叠镜的径向位置。
优选地，第一和第二致动器由相同的跟踪信号控制。在该情形中，不需要用于探测物镜位置的装置，这就简化了光学扫描器件。
本发明的这些和其他方面将参照之后描述的实施方案变得显而易见并得到阐述。
附图说明
现在参照附图通过实施例的方式更加详细地描述本发明，其中：
图1显示了依照现有技术的光学扫描器件；
图2显示了在跟踪过程中图1的光学扫描器件的一部分；
图3显示了依照本发明第一实施方案的光学扫描器件；
图4显示了依照本发明第二实施方案的光学扫描器件。
具体实施方式
图1中描述了依照现有技术的光学扫描器件。该光学扫描器件包括固定部分10和可移动部分11。固定部分10包括辐射源101、分束器102、准直透镜103、球面像差补偿装置104、伺服透镜105和探测装置106。可移动部分11包括折叠镜111和物镜112。该光学器件用于扫描信息载体12。
在可以是写入操作或读取操作的扫描操作过程中，由辐射源101产生的辐射束扫描信息载体12。准直透镜103和物镜112将辐射束聚焦到信息载体12的信息层上。可以探测聚焦误差信号，其对应于信息层上辐射束的定位误差。该聚焦误差信号由探测装置106探测并可用于修正物镜112的轴向位置，从而补偿辐射束的聚焦误差。为此，控制器驱动致动器，以便轴向地移动物镜112，即沿着垂直于信息载体的由F表示的移动。
信息载体包括其上记录有数据的轨道。为了扫描指定的轨道，辐射束必须聚焦到所述指定的轨道上。为此，可移动部分11在交叉道方向上以由S表示的移动方式移动，从而辐射束到达希望的轨道。这对应于轨道选择模式，其中可移动部分在跨轨道方向上移动，直到辐射束聚焦到希望的轨道上为止。一旦辐射束聚焦到希望的轨道上，则在信息载体12旋转的过程中辐射束应保持聚焦在所述轨道上。然而，信息载体表现出偏心。因而移动物镜112，从而辐射束保持聚焦在轨道上。这对应于跟踪模式，其中物镜在跨轨道方向上以由T表示的移动方式移动，从而辐射束保持聚焦在希望的轨道上。
在轨道选择模式中通常借助线性电机移动所述可移动部分，而在跟踪模式中通常借助致动器移动物镜112。通过跟踪信号控制所述致动器，所述跟踪信号表示辐射束的位置与轨道中心之间的差。轨道选择和跟踪对于本领域熟练技术人员来说是公知的，之后不再进一步描述。
图2显示了在跟踪模式中，依照现有技术的光学扫描器件的一部分。如图2中所示，在跟踪过程中物镜112的位移导致了下述事实，即球面象差补偿装置104的中心在光路上不与物镜112的中心保持对准。本申请人已经注意到在该情形中产生慧形象差。这在没有球面象差补偿装置104的情况下是不会发生的。实际上，产生慧形象差是由于球面象差补偿装置104在辐射束中引入了波前象差，并结合了物镜112相对于球面象差补偿装置104的离心造成的。
图3中描述了依照本发明第一实施方案的光学扫描器件。在该图中，与图1的数字相同的数字表示相同的元件。依照该第一实施方案，折叠镜111和物镜112附着到可移动部分11，使得在可移动部分11与物镜112之间没有径向位移是可能的。这意味着与现有技术的光学扫描器件相比，图3的光学扫描器件不包括在跟踪过程中在跨轨道方向上移动物镜的任何径向致动器。相反，在跟踪过程中使用移动装置，从而在跨轨道方向上以移动方式T移动所述可移动部分11。这些移动装置可以是用于在轨道选择模式中在跨轨道方向上移动所述可移动部分11的移动装置。例如，在跟踪模式中可使用用于在轨道选择模式中移动所述可移动部分11的线性电机。该线性电机应具有在轨道选择过程中用于移动所述可移动部分11的相对大的冲程，以及在跟踪模式中用于移动所述可移动部分11的相对高的带宽。可选择地，在跟踪模式中用于移动所述可移动部分11的移动装置可包括一维径向致动器。适宜的一维致动器的例子是线性电磁致动器和压电致动器，这些对于本领域熟练技术人员来说都是很公知的。该一维径向致动器应具有相对高的带宽，用于在跟踪模式中移动所述可移动部分11。这在使用分离的光学器件的光学扫描器件中是可能的，其中与不使用分离的光学器件的光学扫描器件中的滑板(sledge)的总重量相比，可移动部分的总重量相对低。
依照该第一实施方案，折叠镜111的径向位置总是相对于物镜112的径向位置保持相同，因为物镜112和折叠镜111只能在径向方向上随可移动部分11一起移动。因而在依照本发明该第一实施方案的光学扫描器件中不再发生如图2中所示在现有技术中跟踪过程中产生的偏心。结果，依照本发明该第一实施方案在跟踪过程中不会产生慧形象差。
应注意到，依照本发明该第一实施方案的光学扫描器件还比依照现有技术的光学扫描器件更简单。在现有技术的光学扫描器件中，将二维致动器附着于可移动部分11，用于以相应的移动方式F和T移动物镜112。在依照该第一实施方案的光学扫描器件中，可将一维致动器附着于可移动部分11，从而以移动方式F移动物镜112。一维致动器比二维致动器更简单、体积小且更便宜。
图4中描述了依照本发明第二实施方案的光学扫描器件。在该图中，与图1的数字相同的数字表示相同的元件。依照该第二实施方案，可移动部分11包括第一和第二致动器，在图4中没有示出。第一致动器设计成用于在跟踪模式中在跨轨道方向上以移动方式T1移动物镜112，第二致动器设计成用于在跟踪模式中在跨轨道方向上以移动方式T2移动折叠镜111。第一致动器可以是二维致动器，其设计成用于以移动方式T1和移动方式F移动物镜112。可选择地，另一个一维致动器可用于以移动方式F移动物镜112。
依照本发明该第二实施方案，移动方式T1和T2基本上是相同的。因此折叠镜111的径向位置总是保持相对于物镜112的径向位置基本相同。因而在依照本发明该第二实施方案的光学扫描器件中不会发生现有技术中在跟踪过程中发生的偏心，或者该偏心不具有任何影响。结果，依照本发明该第二实施方案在跟踪过程中不会产生慧形象差。
为了确保移动方式T2与T1的移动方式基本上相同，即，折叠镜111在跟踪过程中跟随物镜的径向移动，第一个方法是在跟踪过程中测量物镜112的径向位置。根据所述测量的位置相对于折叠镜111的位置，将信号发送到用于移动折叠镜111的致动器，从而移动折叠镜，直到其到达了与物镜112相同的径向位置。
第二个方法是用与控制第一致动器的信号相同的信号控制第二致动器。如图1中所解释的，常规的光学扫描器件包括用于产生跟踪信号的装置，该跟踪信号被发送到用于移动物镜的致动器，从而在跟踪过程中移动物镜。该跟踪信号表示辐射束的位置与轨道中心之间的差。例如通过所谓的3点推挽跟踪方法获得该跟踪信号。如果通过与用于移动物镜112的致动器相同的信号来控制用于移动折叠镜111的致动器，则折叠镜111将具有与物镜112相同的移动。
下面权利要求中的任何参考标记不构成对权利要求的限制。使用动词“包括”及其变形不排除存在除了权利要求中确定的那些之外的任何其他元件。元件前面的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

Claims (5)

1.一种用于扫描包括轨道的信息载体(12)的光学扫描器件，所述光学扫描器件包括固定部分(10)和可移动部分(11)，固定部分(10)具有辐射源(101)和用于补偿球面象差的装置(104)，可移动部分(11)包括折叠镜(111)和物镜(112)，该光学扫描器件包括第一移动装置和第二移动装置，所述第一移动装置用于在轨道选择模式中在跨轨道方向上移动所述可移动部分(11)，所述第二移动装置用于在精细跟踪模式中在跨轨道方向上移动所述物镜(112)并在所述精细跟踪模式中移动所述折叠镜(111)，从而所述折叠镜(111)基本上跟随所述物镜(112)。
2.根据权利要求1所述的光学扫描器件，其中所述第二移动装置适于在所述精细跟踪模式中移动所述可移动部分(11)。
3.根据权利要求1所述的光学扫描器件，其中所述第二移动装置包括用于移动所述物镜(112)的第一致动器和用于移动所述折叠镜(111)的第二致动器。
4.根据权利要求3所述的光学扫描器件，进一步包括用于探测物镜(112)位置的装置和用于将表示所述位置的信号发送给所述第二致动器的装置。
5.根据权利要求3所述的光学扫描器件，其中第一和第二致动器由相同的跟踪信号控制。
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